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第三章　相互作用——力
1
重力與彈力(一)
行星繞太陽運動
電子繞原子核運動
神州十三號航天員
王亞平安全順利出艙
情景導入
1.定義：力是物體間的相互作用。
物體A
物體B
施力物體
受力物體
受力物體
施力物體
相互作用
力
2.力的作用效果：改變物體的運動狀態或使物體發生形變
形狀或體積改變
速度
大小 方向
3.力的三要素：大小、方向和作用點
溫故知新
2
理解重心的概念和影響因素，掌握確定重心的方法.
3
理解彈力產生的原因，知道觀察微小形變的方法，會判斷彈力的方向與形變方向的關系.
1
知道重力產生的原因、大小、方向及作用點.
4
能區分力的圖示和力的示意圖，會利用力的圖示和力的示意圖來表示力.
重點
重難點
重難點
重點
重力　重心
樹葉落地
1.干枯的樹葉能夠飄落到地面；擲出的鉛球落向地面；無論你以多大的速度跳起，最終總會落到地面上.你能對這些自然現象和現實情況作出合理的解釋嗎？
地面附近的一切物體都受到地球的吸引作用，正是由于地球的吸引才使物體落向地面.
鉛球落地
桌面是否水平
墻面是否豎直
相框是否掛正
2.如圖所示，如果讓你將相框掛到墻上，你能用所學的知識，將相框掛正嗎？用的什么物理知識？你還能想到生活中有哪些類似的應用嗎？
桌面是否水平
墻面是否豎直
相框是否掛正
重力的方向豎直向下，所以懸掛重錘的懸線方向一定在豎直方向上，如果相框左右兩邊框與懸線平行，則說明相框已經掛正.舉例：砌墻時使用重錘線檢查墻面是否豎直，借助重錘線和直角三角板，可檢查桌面是否水平等.
1.重力的概念、大小和方向
(1)定義：由于地球的吸引而使物體受到的力.
施力物體
受力物體
(2)方向：豎直向下.
(3)大小：G＝mg，g是自由落體加速度.g的單位既可以是N/kg，又可以是m/s2.
1N/kg=1 m/s2
1.重力的方向豎直向下，在這里豎直向下和垂直向下或指向地心三者相同嗎？
豎直向下
水平面
垂直向下
支撐面
豎直向下是指與水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心
緯度越高，重力加速度越大
不同緯度地區的重力加速度
2.如果把一個物體從赤道移到兩極附近，質量會不會變？重力呢？
思考與討論
質量不變，但從赤道到兩極自由落體加速度逐漸增大，重力也會變大.
1.關于重力，以下說法正確的是
A.重力的方向總是垂直于接觸面向下的
B.把處在空氣中的物體浸入水中，物體所受重力變小
C.掛在繩上靜止的物體，它受到的重力就是繩對它的拉力
D.同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等
√
重力的方向總是豎直向下的，但不一定是垂直于接觸面向下的，比如在斜面上的物體所受的重力方向并不是垂直于斜面向下的，A錯誤；
重力G＝mg，其大小只與物體質量、自由落體加速度g有關，與其他因素無關，B錯誤；
繩子拉力的施力物體是繩子，重力的施力物體是地球，兩者的施力物體不同，不是同一個力，C錯誤；
由于自由落體加速度隨著緯度、高度的變化而變化，所以同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等，D正確.
用手指尖把質量分布均勻的矩形薄板頂起來，指尖放在哪個位置才能成功呢？
要想將矩形薄板頂起來，需要在其中心處施加支持力.
等效
(1)定義：一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫作物體的重心。
2.重力的作用點——重心
質量均勻分布，形狀規則的物體的重心，在幾何中心上
質量分布不均勻的物體，重心的位置除了跟物體的形狀有關外，還跟物體內質量的分布有關
(2)決定因素：與物體的形狀和質量分布有關.
1.重心是物體上最重的一點嗎？是不是只有重心才受重力呢？物體的重心一定在物體上嗎？請舉例說明.
重心是物體各部分所受重力的等效作用點，并非物體上最重的點，也不是只有重心才受重力作用，重心的位置與物體的形狀和質量分布有關，不一定在物體上.
C
2.如何確定形狀不規則薄板的重心位置呢？
支撐法
懸掛法
對于薄板狀物體的重心，可以應用二力平衡的知識通過支撐法或懸掛法確定.
2.關于物體的重心，下列說法正確的是
A.任何物體的重心一定在這個物體上
B.在物體上只有重心受到重力的作用
C.一個球體的重心一定在球心處
D.一輛空載的貨車裝上貨物后，重心會變化
√
重心是物體各部分所受重力的等效作用點，所以重心可以在物體上，也可以在物體外(比如均勻圓環的重心在環心)，故A、B錯誤.
重心除了與幾何形狀有關外，還與質量分布有關，因此一個球體的重心不一定在球心處，故C錯誤.
一輛空載的貨車裝上貨物后，貨車上方的質量增加，重心會變化，故D正確.
3.關于重心及重力，下列說法中正確的是
A.一個物體放于水中稱量時彈簧測力計的示數小于物體在空氣中稱量時彈
簧測力計的示數，因此物體在水中受到的重力小于在空氣中受到的重力
B.據G＝mg 可知，兩個物體相比較，質量較大的物體的重力不一定較大
C.物體放于水平面上時，重力方向垂直于水平面向下，當物體靜止于斜面
上時，其重力方向垂直于斜面向下
D.物體的形狀改變后，其重心位置不會改變
√
由于物體浸沒于水中時，受到向上的浮力從而使彈簧測力計的拉力減小了，但物體的重力并不改變，選項A錯誤；
當兩物體所處的地理位置相同時，g值相同，質量大的物體的重力必定大，但當兩物體所處的地理位置不同時，如質量較小的物體放在地球上，質量較大的物體放在月球上，由于月球上g值較小，而使質量較大的物體的重力不一定較大，選項B正確；
重力的方向是豎直向下的，而不是垂直接觸面向下的，選項C錯誤；
物體的重心位置由物體的形狀和質量分布情況共同決定，當物體的形狀改變時，其重心可能發生改變，故選項D錯誤.
彈力的產生及方向
推 拉 提 舉
接觸
彈力
摩擦力
彈力是怎么產生的？
力
1.如圖所示，人在推車，拉弓，提杯子，舉重時，各力作用的物體間有什么特點？
存在這些力的物體間都相互接觸，是一種接觸力
2.如圖所示，用力捏橡皮泥和用手壓彈簧，你發現物體有什么變化？
這兩種變化有什么不同點？如果用力作用在較硬的有機玻璃、大玻璃瓶和結實的桌面上，會有這種變化嗎？如果有，如何觀察這種變化呢？
玻璃瓶
桌面
有機玻璃
玻璃瓶
桌面
有機玻璃
在外力的作用下，橡皮泥和彈簧的形狀發生了明顯的變化，橡皮泥形狀變化后無法自己恢復原狀，但彈簧可以自己恢復原狀；如果用力作用在有機玻璃、玻璃瓶、桌面上，它們的形狀也會發生微小變化，可以將這種微小形變進行放大來觀察.
放大法
觀察物體的微小形變
形變使有機玻璃內不同部位的光學性質產生了差異，特殊的光通過不同部位時發生不同的變化.
觀察桌面的微小形變
(1)定義：物體在力的作用下形狀或體積會發生改變，這種變化叫作形變.
(2)彈性形變：物體在發生形變后，如果撤去作用力能夠恢復原狀，這種形變叫作彈性形變.
(3)彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復原來的形狀，這個限度叫作彈性限度.
1.形變
如圖所示，將一個裝滿水的氣球掛在彈簧的下端，請分析下彈簧、氣球的形變方向及氣球對彈簧、彈簧對氣球的彈力方向。
彈簧的形變方向________;
氣球的形變方向________；
氣球對彈簧的彈力方向_______；
彈簧對氣球的彈力方向_______.
向下
向上
向下
向上
相反
相反
為什么物體產生的彈力方向總是與自身的形變方向相反呢？
F氣球→彈簧
F彈簧→氣球
(1)定義：發生形變的物體，要恢復原狀，對與它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫作彈力。
方向相同
原長
(2)產生的條件：
產生
條件1：接觸
條件2 ：彈性形變
(3)作用點：兩個物體的接觸面上
(4)方向：與施力物體恢復原狀的方向相同.
2.對彈力的理解
1.彈力的產生是由于受力物體發生了形變嗎？彈力的產生與形變有什么關系？
彈力產生的過程
A對B施加力
B發生彈性形變
B要恢復原狀
B對A產生了彈力
不是，是由于施力物體發生了形變；形變是產生彈力的必要條件，一個物體受到彈力的原因是與它接觸的另一個物體發生了形變，另一個物體要恢復原狀，會產生彈力.
物塊
桌面
小球
2.許多接觸的物體并沒有發生明顯的彈性形變，如物塊置于桌面上，小球用細繩懸掛在天花板上等，它們之間有彈力嗎？如果有，請畫出它們(桌面、物塊和小球)所受彈力的示意圖，并說說這些彈力的方向有什么特點.
繩子對物體拉力的方向總是沿著繩子而指向繩子收縮的方向
壓力的方向總是垂直于接觸面，指向被壓的物體.
支持力的方向總是垂直支持面，指向被支持的物體.
FN
FT
FT1
FT2
F壓
物塊
桌面
小球
4.關于彈力，下列說法正確的是
A.兩物體間有彈力作用時，也可以不相互接觸
B.放在桌面上的書本對桌面的壓力是由于桌面發生形變而產生的
C.放在桌面上的書本受到桌面的支持力是由于桌面發生形變而產生的
D.燈繩對電燈的拉力方向與燈繩發生形變的方向相同
√
彈力是一種接觸力，只有相互接觸的物體間才能存在彈力，A錯誤；
書本對桌面的壓力是由于書本發生彈性形變而產生的，B錯誤；
桌面發生彈性形變后要恢復原狀而對書本產生支持力，C正確；
燈繩對電燈的拉力方向與燈繩發生形變的方向相反，D錯誤.
5.在如圖所示的各圖中畫出物體P受到的各接觸點或接觸面對它的彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止狀態.
答案　見解析圖
題圖甲中P受到的彈力有球面與球面之間的彈力，彈力應垂直于兩球接觸點沿球面的切線向左；繩的拉力沿繩斜向上；
題圖乙中P與斜面的接觸面為平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；
題圖丙中A、B兩點都是球面與平面相接觸，P受到的彈力應垂直于平面，且必過球心，所以A點處彈力F1方向水平向右，B點處彈力F2方向垂直于斜面指向左上方；
題圖丁中A點屬于點與球面相接觸，在A點P受到的彈力應垂直于球面的切面斜向上，且必過球心O；B點屬于點與面相接觸，在B點P受到的彈力應垂直于桿向上.
它們所受彈力的示意圖如圖所示.
力的圖示和力的示意圖
圖甲為火箭所受重力的示意圖，它能精確表示出力的三要素嗎？如果火箭的質量為2×104 kg，有什么方法可以精確表示出其重力的三要素呢？請在圖乙中畫出.g取10 N/kg.
圖甲
圖乙
題圖甲無法精確表示出重力的大小，G＝mg＝2×105 N，
如圖，可用力的圖示來精確表示出力的三要素.
力的示意圖(定性)：準確表示力的方向、作用點，粗略表示力的大小.
F=30N
力的圖示(定量)：準確表示力的方向、作用點和大小.
F=30N
15N
力的圖示和力的示意圖
力的圖示作圖步驟：
(1)選定合適的標度；
(2)從作用點開始沿力的方向畫一條線段，線段的長度由力的大小和所選標度確定；
(3)畫上箭頭(表示力的方向)，用箭頭(或箭尾)表示力的作用點.
6.畫出下面(1)、(2)中的力的圖示及(3)中電燈所受力的示意圖，并指出受力物體和施力物體.
(1)人對車施加的水平向右300 N的推力.
(2)用與水平方向成30°角的細繩對物塊施加的拉力為30 N.
(3)用一根懸線將電燈吊在天花板上.
(1)中施力物體是人，受力物體是車
(2)中施力物體是細繩，受力物體是物塊
(3)中拉力施力物體是懸線，重力施力物體是地球，受力物體均為電燈.
重力與彈力(一)
目標一：重力 重心
目標二：彈力
目標三：力的圖示和力的示意圖
形變
對彈力的理解
彈性形變
微小形變
放大法
力的示意圖
力的圖示
概念
方向
作用點
大小
重心
豎直向下
等效作用點
定義
作用點
方向
產生的條件
接觸、彈性形變
與施力物體恢復原狀方向相同

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